水平基因轉移(horizontal gene transfer,HGT)指的是在具有生殖隔離的物種間的遺傳物質交換,也被稱之為自然發生的轉基因。在原核生物中,水平基因轉移是物種進化重要的驅動力之一,並在細菌和古菌的適應性進化中起到至關重要的作用。綠色植物在由綠藻到被子植物、由水生到陸生的演化過程,是對不同環境的適應性進化過程,在此過程中植物獲得了大量的與適應性進化相關的基因。
近日,揚州大學農學院楊澤峰教授、徐辰武教授,聯合美國東卡羅萊納大學黃錦嶺教授在生物技術領域國際著名期刊Biotechnology Advances在線發表了題為Adaptive innovation of green plants by horizontal gene transfer的評述性論文,系統介紹和評述了水平基因轉移在綠色植物適應性進化中的作用。
本文指出,在綠藻、輪藻、苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物等主要植物類群中,均存在通過水平轉移起源的基因,並且這些基因對植物的適應性進化具有重要的作用。通過水平基因轉移起源了一些與澱粉、脂類和碳代謝相關的基因,對植物的起源和進化至關重要;一些植物特有適應性性狀(如維管束)相關基因的起源也與水平基因轉移有關,為植物適應陸地生態環境奠定了基礎;此外通過水平轉移還獲得了一些與植物逆境和病原菌響應相關的基因,對植物抗性性狀的起源至關重要。
文章指出,水平轉移起源的植物基因,與植物生長發育和對環境適應性關係密切,對這些基因開展功能鑑定和編輯,將為農作物的抗性育種提供新的基因資源。儘管水平基因轉移的研究已經取得了一系列重要進展,但目前報導的主要是編碼基因,對非編碼基因的水平轉移現象研究將值得期待。
楊澤峰教授主要從事農作物重要性狀相關基因的遺傳演化規律研究,近幾年圍繞農作物基因的起源進化模式的研究工作相繼在Nature Communications、New Phytologist等刊物上發表,本文是對近期植物水平基因轉移相關研究的總結和評述。揚州大學農學院博士生陳茹佳為文章的第一作者,揚州大學楊澤峰教授、美國東卡羅萊納大學黃錦嶺教授、揚州大學徐辰武教授為共同通訊作者。相關工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和江蘇省重點研發計劃等項目資助。
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